Лазерне різання

Лазерне різання це дуже висока технологія різання металу лазером високої потужності. Цей метод успішно застосовується на промислових виробничих лініях. Лазерний промінь забезпечує високу концентрацію енергії, завдяки якій можна розрізати майже всі матеріали з різними тепловими та фізичними властивостями. Процес роботи керується комп'ютером. Під час лазерного різання матеріал, що розрізається, плавиться, загоряється, випаровується або видується струменем газу і при цьому можна отримувати дуже вузькі місця різу і мінімальну площу впливу термічного впливу. Механічний вплив на матеріал практично відсутній, а відповідно якщо є якісь деформації, то вони мінімальні, як у процесі різання, так і після остигання. Завдяки цьому лазерне різання використовують для легкодеформованих, нежорстких деталей і при цьому зберігати якість різання. Високий рівень автоматизації дозволяє здійснювати різання складних контурів.

Лазерне різання металу виробляє наскрізне пропалювання металу променем лазера. Для цього використовують різні установки на основі волоконних лазерів, твердотільних і газових СО2-лазерів, які можуть працювати в безперервному режимі та імпульсно-періодичному. Такий спосіб різання досить дорогий, тому він застосовується лише тоді, коли інші способи будуть трудомісткими чи неможливими. Метали з низькою теплопровідністю обробляються найкраще, тому що енергія лазера концентрується у меншій площі металу.

У процесі роботи лазерною різкою металу промінь нагріває метал до його плавлення, потім після подальшого поглинання випромінювання відбувається глибше плавлення металу, при цьому температура нагріву збільшується і настає температура руйнування - кипіння, при якій метал випаровується. Але при випаровуванні металу відбуваються високі енергетичні витрати та застосовується лише для дуже тонкого металу. Тому в основному застосовують різання металу плавленням, при якому застосовується допоміжний газ, який вводиться в зону різу для видалення похідних руйнування металу. Часто таким допоміжним газом може бути інертний газ чи азот, і навіть кисень, повітря.

Кисень при лазерного різання металу виконує кілька завдань, а саме:

• спочатку викликає попереднє окиснення металу, зменшуючи його здатність відбивати лазерне випромінювання;
• спалахуючи, метал горить у струмені кисню і збільшує додаткову теплоту, що виробляє сильніше лазерне випромінювання;
• струмінь кисню забирає розплавлений метал із зони різання.

Під час лазерного різання металу в загальний обсяг тепла може вноситися теплота реакції горіння металу і цим механізмом користуються тоді, коли метал схильний до займання і горіння нижче його точки плавлення - це застосовується до низьковуглецевої сталі, титану. Для того щоб розрізати леговані та високовуглецеві сталі, а також алюміній, мідь та інший метал, вибирають функцію, щоб метал не горів, а плавився і струмінь газу видував рідкий метал.

При лазерного різання твердотілим лазером використовується лампа накачування та активне тіло, стрижень із рубіну. Лампа накачування викликає сильні світлові спалахи, щоб активувати атоми активного тіла. По торцях цього тіла є дзеркала, трохи прозоре і відбиває. У процесі багаторазових відбитків усередині активного тіла лазерний промінь посилюється і виходить через прозоре дзеркало. У газових лазерах застосовують суміш вуглекислого газу, азоту та гелію, і це служить активним тілом у пристрої.